co2等温室气体浓度与温室效应大小的关系

Question

地球表面平均温度由下式计算:
$$\sigma T_s^4=\frac{(1-A)\Omega}{4}+\Delta E$$在那里,
\σ美元＝斯蒂芬玻尔兹曼常数
T_s美元＝地球表面平均温度
一个美元＝全球Albido
ω\美元＝太阳总辐照度
而且,\δE美元＝温室效应的量级

观测到的地球表面平均温度约为美元288美元，卫星观测到的全球白化度约为$ 0.3美元太阳总辐照度大约是1370 w / m²．把这些值代入上式，\δE美元结果是大约150 w / m²．

现在，根据这我在网上找到的PDF，浓度二氧化碳美元与\δE美元公式如下:

δE = 133.26 + 0.044 $ $ \[技术]$ $

当我们把美元\δE = 150美元，我们得到(二氧化碳)= 380美元实际的浓度是多少二氧化碳美元在大气中，根据一些网上的资料。因此，上述关系似乎是正确的。

这种关系是如何计算出来的?以及，如何计算其他温室气体的这种关系，例如H_2O美元?

换句话说，已知方程:

$ $ \δE = x + y (H_2O) $ $

求出x和y。

我注意到:的系数(二氧化碳)美元在上述方程中为$ 0.044美元．的分子质量二氧化碳美元是$44.01 amu $．因此，分子质量可能涉及计算y美元．

我的方法我专注于寻找y美元作为x美元以后可以从同样的方程来计算\δE美元是已知的和集中的H_2O美元应该可以在网上找到。根据我对温室效应的理解，y美元表示单位面积的能量$ 1 $ppm美元的温室气体美元可以捕获并传送到地球。我试着在网上搜索一些同样的数据，但没有找到。

请解释一下这个话题。

谢谢你！

Answer 1

Δ= 133.26 + 0.044 [2]

0.044看起来像二氧化碳的摩尔质量，这只是数字上的巧合。该公式给出0.044 * 380 = 16 W/m2，这是如果从当前大气中去除所有CO2，则地表下沉IR的减少(例如，参见Zhong and Haigh, 2013, Weather，表1)。https://doi.org/10.1002/wea.2072，pdf)。

以同样的方式观察水蒸气暴露了他们为本教程设置的模型的一些局限性，这可能只是为了向学生传授一些概念。要对水蒸气进行与二氧化碳相同的处理，需要消除208w /m2的温室效应(再次，参见那篇文章的表1)，这比他们的模型中150w /m2的总温室效应还要多。这种差异是因为它们的表面能量预算中有太多的太阳辐射，所以诊断出的温室效应不需要做太多的工作来平衡288 K的表面温度。

一个更现实的模型将排除被大气吸收的80瓦/平方米的太阳辐射，在表面留下被吸收的160瓦/平方米的太阳通量。那么余额就是$390 = 160 + \Delta $,所以$\Delta E = 230$W/m2，修正后的CO2摄动方程为:

$$\Delta E = 214 + 0.044[CO2]$$

H2O的困难在于，与CO2不同，水蒸气的浓度在空间和时间上变化很大，因此等效方程将在很大程度上取决于你选择的当前H2O浓度。平均H2O浓度的大致数字是400ppm，这就得出了这样一个公式:

$$\ δ E = 22 + 0.052[H2O]$$

我要强调的是，这个模型并不用于任何严肃的计算。它只是一个工具，让学生习惯于量化地球系统的各个部分，以及它们如何相互权衡。